Моделирование сложных природных, техногенных, аварийных и экстремальных воздействий часто затруднено выходом задачи за пределы одной дисциплины численного моделирования, такой как механика деформируемого твёрдого тела, или механика жидкости и газа.

​

Связный расчёт – это параллельное выполнение нескольких расчётов из разных областей физики, когда результаты одного расчёта передаются в качестве исходных данных в другой расчёт. Связываться между собой могут все основные виды расчётов зданий и сооружений:

​

• расчёты напряжённо-деформированного состояния (НДС, также называемые прочностными расчётами), выполняемые методом конечных элементов (МКЭ);

• расчёты температурных полей в строительных конструкциях и грунтах, выполняемые методом конечных элементов (МКЭ);

• расчёты воздушных потоков, выполняемые методом конечных объёмов (МКО).

 

Сложность связных расчётов связана с необходимостью обмена данными между решателями из разных областей физики, которые для этого должны быть совместимы между собой. Поэтому на практике выполнение связных расчётов требует применения мультифизичных программных комплексов, в которых предусмотрена возможность обмена данным между различными физическими модулями.

​

В задачах с односторонней связью результаты решения из одной области физики передаются в задачу из другой области физики. Например, результаты CFD-моделирования ветровых нагрузок передаются в качестве нагрузки в расчёт напряжённо-деформированного состояния здания. Такая связь в процессе решения задачи может осуществляться однократно или многократно (в случае поэтапных расчётов).

​

В задачах с двухсторонней связью решатели из разных областей физики обмениваются результатами. Например, а аэродинамическом расчете определяются ветровые нагрузки и передаются на прочностною модель. В результате учета ветровых нагрузок прочностная модель деформируется. Изменившаяся геометрия передаётся в аэродинамический расчёт. В результате учета новой геометрии уточняются ветровые нагрузки. Далее цикл передачи данных повторится, как привило, многократно. Таким образом можно смоделировать, например, вынужденные колебания высотного здания под действием ветра.

​

Для инженерно-строительной области наиболее характерны следующие типы связных задач:

• термоупругость – это связный расчёт теплообмена и напряжённо-деформированного состояния конструкций, что необходимо для учёта температурных воздействий в задачах напряжённо-деформированного состояния (учёт сезонных, технологических или пожарных температурных воздействий), а также для учёта изменения прочностных характеристик строительных материалов при изменении температуры (задачи огнестойкости).

• аэроупругость – это связный расчёт аэродинамики и напряжённо-деформированного состояния конструкций, как правило термин «аэроупругость» применяют к расчёту с двухсторонней связью, что наиболее актуально для высотных сооружений с низкими частотами собственных колебаний: высотные здания, большепролетные мосты, антенные мачты, дымовые трубы, шпили высотных зданий.

​​

Мультифизичное моделирование, т.е. решение связных задач – это моделирование XXI века, создающее возможности для разработки современных, экономичных и надёжных конструктивных решений.

​

Spectrum R&D специализируется на выполнении мультифизичных расчётов, оказании консультационных услуг и сопровождении в области расчётного обоснования проектов в инженерно-строительный сфере.

​